운석은 모암인 소행성(asteroid)이나 미세소행성(planetesimal)에서 충돌에 의해 분리된 후, 태양계 내의 공간을 배회하다가 지구의 중력에 이끌려 지표에 떨어진 후 수집된 돌덩이다. 따라서 생성 초기의 지구를 포함하는 태양계 내 지구형 행성의 생성 초기와 진화과정을 규명하려면 원시 태양계의 정보를 간직하고 있는 운석의 물리/화학적 분석이 반드시 필요하다. 특히 열잔류자화(thermoremanent magnetization, TRM) 대비 포화등온잔류자화(saturation isothermal remanent magnetization, SIRM)의 비율과 자화를 유도하는 자기장 강도의 상관관계를 이용하면 운석이 함유하는 자성광물을 판별할 수 있다. TRM/SIRM 비를 이용하여 2종류의 미분화운석(H5 Richardton, LL6 St. Severin)과 2종류의 화성기원 분화운석(ALH84001, DaG476)에 대해 자성광물 판별을 시도하였다. 실험 결과 H5 Richardton, LL6 St. Severin, ALH84001, DaG476의 주 자성광물이 각각 카마사이트, 테트라테나이트, 자철석, 크롬티탄함유철석임을 판별하였다.

베링해 알류샨 분지의 북부 사면지역에서 채취된 피스톤 코아 PC25A의 퇴적물에서 점토광물의 반정량적 함량 분석을 통해 지난 마지막 빙하기 동안 퇴적물의 기원지와 운송 경로의 변화를 살펴보았다. 코아 PC25A의 연대는 방산충 L. nipponica sakaii의 마지막 출현 시기(48.6±2 ka)와 인근 지역에서 채취한 연대가 잘 정립된 코아 PC23A의 퇴적물 색도(a*, b*) 및 퇴적 엽리층의 대비를 통해 설정되었다. 코아 PC25A의 최하단부가 약 57,600년 전으로 계산되었고, 코아 상부는 손실된 것으로 판단된다. 지난 마지막 빙하기 동안 스멕타이트, 일라이트, 캐올리나이트, 녹니석의 평균 함량은 각각 11% (5~24%), 47% (36~58%), 13% (9~19%), 29% (21~40%)이다. 코아 PC25A의 인근 지역에서 채취한 코아 MC24에서 분석된 홀로세의 점토광물 함량에 비하여 마지막 빙하기동안에 특징적으로 일라이트 함량이 증가하였고 스멕타이트 함량은 감소하였다. 따뜻한 기후의 홀로세 전기(Early Holocene) 동안 일라이트 함량이 높은 점토 퇴적물이 알라스카 대륙의 북부 지역(Province 1)으로부터 유입되는 융빙수에 의해 운반된 것으로 판단된다. MIS 2의 후빙기(BΦlling-AllΦrod)동안에도 융빙수에 의해 점토광물이 운반되었으나, 일라이트 함량이 홀로 세 전기에 비해 낮기 때문에 북쪽의 Province 1보다는 남쪽에 위치한 Province 2와 Province 3에서 점토입자들이 기원된 것으로 해석된다. 마지막 최대 빙하기(Last Glacial Maximum)동안 나타나는 높은 스멕타이트 함량은 베링해 남동쪽 알라스카 반도 인근 지역(Province 4)에서 공급되는 점토 퇴적물의 양이 증가하였기 때문으로 보인다. MIS 3 초기에서 중기로 가면서 일라이트와 스멕타이트 함량이 감소하고, 녹니석의 함량은 증가하였다. MIS 3 동안 해수면이 낮아지면서 Province 2와 Province 3에서 점토 퇴적물의 공급이 증가한 것으로 보인다. 베링해 알류산 분지의 북부 사면지역에서 채취된 코아 PC25A에서 분석된 점토광물 조성의 변화는 마지막 빙하기동안 해수면의 하강으로 인하여 점토광물의 이동과 관련된 베링해의 표층 해류 순환이 현재와는 다른 양상으로 변화되었기 때문이다.

경기도 옹진군부근의 근해로부터 채취된 해사로부터 비중 및 자력선별을 통한 중광물의 회수공정을 실시하여, 광물학적 특성을 분석하였다. 옹진군 해사 내에 포함된 중광물로는 티탄철석, 저어콘, 소량의 모나자이트 및 석류석 등이 있으며, 맥석광물로는 석영, K-장석, 사장석, 백운모, 보통각섬석, 녹염석, 녹니석 등이 있다. SIROQUANT 프로그램을 이용한 광물 정량분석 결과, 요동테이블 선별, 영구자석을 이용한 자력선별(rare-earth magnetic separation) 및 전자석 자력선별(Eddy current magnetic separation)로부터 회수한 유용광물인 티탄철석의 함량은 각각 0.8, 18.3, 48.7%로 증가되었다. 또한 원사, 1차 비중, 2차 비중, 1차 자력 및 2차 자력선별 산물 중 대표시료 및 중광물군에 대한 화학분석치로부터 재계산시, 티탄철석 및 모나자이트의 함량은 각각 0.23, 0.55, 5.22, 16.17, 44.99% 및 0.11, 0.02%, 0.16, 0.51, 1.19%로 증가하였다. 그러나 저어콘의 경우에는 0.13, 0.12, 0.11, 0.15, 0.10%로 큰 변화를 보이지 않았지만, 2차 비중선별시료 중 가장 미립인 -140 메시 입단의 경우 0.27%의 높은 값을 보임으로써 입도분리를 통한 선별 시, 회수율 증대가 기대된다.

희토류 정광으로부터 첨단산업 원료소재로 수요가 급증하고 있는 고순도 희토류 소재를 제조하기 위한 가장 첫 공정은 침출공정이다. 즉, 희토류 정광으로부터 원소별 희토류 성분을 분리하기 위해서는 용액상태로 전환이 필요한데, 이때 일반적인 산 및 알카리 용액에는 희토류 성분은 침출이 되지 않으므로 강산 또는 강 알카리 조건에서 희토류 정광을 침출 가능한 형태로 변환 시켜주는 분해공정이 선행되며 이후 산 침출에 의해 희토류 성분을 침출하게 된다. 본 고에서는 대표적인 희토류 광물인 모나자이트와 바스트나사이트, 그리고 이 광물의 혼합물 형태로 생산되는 혼합광물에 대한 분해 및 침출공정을 소개하고자 한다.

지구물질의 거시적 성질로부터 지구시스템 진화의 실마리를 찾을 수 있으며, 이런 거시적인 물성은 지구물질의 원자구조에 의하여 결정되기 때문에 지구물질의 원자구조(즉, 전자구조)를 파악하는 것은 지구시스템의 현상의 이해에 매우 중요하다. 지구내부의 잘 알려지지 않은 물질들의 원자구조를 규명하기 위하여 최근에는 범밀도함수 이론에 기반한 양자계산이 이용되고 있다. 본 연구에서는 온-포텐셜 선형화 보충 평면파가 이용된 양자계산을 통해 저온석영과 스티쇼바이트에 대한 산소원자 K-전자껍질 에너지-손실 흡수끝-부근 구조(energy-loss near-edge structure; ELNES) 스펙트럼과 각 전자 오비탈에 대한 국소상태밀도(partial local density of states; PLDOS)를 계산하였다. 산소원자 K-전자껍질 ELNES 스펙트럼은 저온석영과 스티쇼바이트의 결정구조에 따라서, 저온석영에서는 ~538 eV에서 세기가 강한 피크가 나타나고 스티쇼바이트에서는 ~537과 ~543 eV에 강한 피크가 나타난다. 이와 같은 결정구조에 따른 산소원자 K-전자껍질 ELNES 스펙트럼의 차이는 지구내부 다양한 결정질과 비결정질 규산염 물질의 산소원자 주변의 환경을 파악하는 중요한 지표로 이용될 수 있다.

고씨동굴 내에 퇴적되어 있는 박쥐배설물을 대상으로 박쥐배설물 퇴적층에 생성된 인산염 및 황산염광물상들의 동정과 광물학적 특성연구를 통해 이들 광물상들의 지화학적 생성환경을 규명하고자 하였다. 박쥐배설물 내 및 하부에 침전된 물질들은 대부분 인산염 및 황산염광물로 확인되었다. 인산염광물로는 francoanellite, taranakite, ardealite, brushite, monetite가 관찰되었으며, 황산염광물로는 석고와 중정석이 관찰되었다. 인산염 광물은 하부로 갈수록 상대적으로 taranakite → francoanellite → ardealite → brushite → monetite의 변화양상을 보이는 반면 황산염광물 석고는 단면 전반에 걸쳐 확인되며, 특히 침전물 층 상부에 농집되어 나타난다. 중정석은 박쥐배설물 내에 소량 산재되어 나타난다. 인산염광물들의 침전과 이들의 수직적 광물상 변화양상은 박쥐배설물로부터 이들이 생성된 지화학적 조건이 산성환경이며, 하부로 갈수록 수분함량이 낮아지는 상대적인 건조한 환경이었음을 지시한다.

제3기 마이오세 화성쇄설성 퇴적층인 범곡리충군의 주요 구성 암층인 부석질 응회암의 흡착기능성 광물자원으로서의 자원잠재성을 평가하기 위하여 그 응용광물학적 특성 및 그 규제 요인에 대하여 해석하였다. 장기 지역 범곡리층군에서 주된 암상을 이루는 부석질 응회암은 속성변질되어 저품위 제올라이트 및 벤토나이트를 이룬다. 이들은 부석편의 존재로 인한 성분적 특수성에 기인하여 일부 광석들은 양이온치환 능력, 비표면적 및 산성의 pH 농도와 연관된 우수한 흡착기능성을 나타낸다. 이 흡착기능성 광물질에서 낮은 pH 농도를 유발하는 것은 주로 결정구조상 층간에 수소 이온을 갖는 H-스멕타이트의 존재에 의한 것으로 밝혀졌다. 이 H-스멕타이트는 층간 교환성 양이온으로서 수소 이온의 존재에 의해 결정구조상 불규칙성이 야기되어 엽편상의 결정 가장자리가 다소 말린 형태를 보이고, X-선회절 분석에서는 (001) 회절선을 비롯한 주요 기저 회절선들이 일반적인 Ca-유형의 스멕타이트에 비해 상대적으로 낮은 강도를 보이는 것이 특정이다, 이 H-스멕타이트의 원물질 해석과 광물 공생관계를 토대로 이 독특한 점토광물의 생성 모델을 제시하였다. 즉, 부석질 유리편이 속성과정 동안에 필연적으로 야기되는 수화 변질의 결과로 규산이 해리되면서 생성된 수소 이온에 의해 공극수의 pH가 감소되어 단백석이 생성됨으로써 스멕타이트의 생성을 조장한 것으로 여겨진다. 강한 산성을 유발하는 이같은 H-스멕타이트의 존재에 의해서 범곡리층군의 저품위 흡착기능성 광물자원의 산업적 효용도, 특히 산성백토나 상토 부문 등에서 긍정적으로 평가될 수 있을 것으로 여겨진다.

콩고민주공화국의 중앙아프리카 구리광화대에서 수입하는 Cu-Co 광석의 광물학적 특성을 X-선 회절 분석, 2차원 X-선 회절 분석과 전자현미분석에 의하여 연구하였다. 검은색 광석은 코발트 광석광물인 헤테로제나이트와 구리 광석광물인 공작석, 초록색 광석은 공작석으로 주로 구성된다. 헤테로제나이트는 반사 현미경 하에서 매우 밝은 흰색을 나타내며 X-선 회절 분석에서는 4.39a과 2.316a 피크를 가지는 3R 다형으로 확인된다. 그러나 전형적인 3R형에 비하여 낮은 NiO와 Fe203의 함량으로 미루어 보아, 3R 다형 이외에 2H 다형도 일부 존재하는 것으로 판단된다. 공작석은 반사 현미경하에서 밝은 회색을 나타내며, 화학식은 Cu1.97Co0.02Fe2+0.01CO3(OH)2이다. 헤테로제나이트와 공작석은 중앙아프리카 구리광화대의 광화작용 중 최후기인 표성부화기에 형성되었으며, 코발트는 일차 광석보다는 표성작용에 의하여 형성된 (산)수산화 광석에 더 많이 부화되었을 것으로 추정된다.

석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 250℃ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

많은 미생물들이 수용성 망간이온(Mn2+)을 불용성인 산화망간(Mn4+) 광물로 산화 침전시키는데, 이와 같은 생물학적 산화반응은 비생물학적 산화반응보다 훨씬 빠르게 일어난다. 이처럼 미생물에 의해 생성된 바이오 산화망간 광물은 표면의 강한 흡착성과 산화환원 반응을 통해 생지구화학 순환과 환경오염물질의 생물흡수도에 큰 역할을 한다. 본 논평은 양자역학의 밀도범함수 이론에 바탕을 둔 전산모사를 이용하여 산화망간 광물 표면의 독성금속 흡착의 자세한 기작과 망간원자 빈자리의 광화학적 역할을 새롭게 밝힌 최근 연구결과를 소개한다.

한국원자력연구원 지하처분연구시설의 지하심부에 생존하는 미생물을 이용하여 용존우라늄의 제거 및 광물화에 대한 실험을 실시하였다. 미생물은 철환원박테리아와 황산염환원박테리아로 구분하여 개별적으로 실험을 실시하였으며, 실험 후 X-선 회절분석 및 주사전자현미경을 이용하여 생성광물을 확인하였고 용액상의 농도 변화는 유도결합플라즈마분석기를 이용하여 분석하였다. 철환원박테리아에서는 우라늄과 철이온이 공존할 때, 우라늄보다는 철이온이 선택적으로 환원과정에 참여하였으며, 결과적으로 우라늄의 환원 및 제거가 거의 이루어지지 못하였다. 하지만, 망간이 포함된 조건에서는 상당량의 우라늄 제거 효과가 나타났다. 황산염환원박테리아에서는 철과 망간이 공존할 때, 철이 선택적으로 황과 결합하여 맥키나와이트(FeS)라는 황화광물을 형성하였으며, 망간으로 구성된 황화광물은 만들어지지 않았다. 하지만, 망간이 공존하는 경우에 우라늄의 제거는 훨씬 효과적이었는데, 이는 황화광물에 불순물로 포함된 망간이 우라늄의 흡착 및 포획에 큰 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다.

본 논문은 통합채광시스템의 동력학 해석을 다루고 있다. 통합채광시스템은 채광선, 수직양광관, 중간 저장 장소인 버퍼, 유연관, 자항식집광기로 구성되어 있다. 자항식집광기와 버퍼는 6자유도의 강체로 가정하였으며, 수직양광관과 유연관의 동적거동 해석을 위해 집중질량 매개방법을 이용한 이산화 모델을 적용하였다. 채광선에 대한 운동은 포함시키지 않았지만 경계조건을 통하여 채광선의 움직임을 표현하였다. 연약한 해저면을 주행하는 차량에는 연약지반 역학 모델을 적용시켰다. 수직양광관-버퍼, 버퍼-유연관, 유연관-자항식집광기의 연결에는 회전구속과 볼 구속조건을 사용하였다. 연성 동력학 모델의 운동방정식을 유도하기 위해 국부좌표계를 사용하였으며, 4개의 오일러 매개변수를 사용하여 각 시스템의 자세를 표현하였다. 통합 채광시스템의 운동 방정식 해를 구하기 위해서 증분-반복법을 적용하였으며, 시간영역 적분기는 newmark-β를 사용하였다. 통합 채광시스템의 동적 거동 해석을 수치해석을 통해 분석하였다.

본 연구에서는 콘크리트 배합과 혼화재 첨가에 의한 콘크리트 물성 변화가 매립 철근의 부식을 평가하는 전기-화학적 기법에 미치는 영향을 확인하고 그 원인을 분석하였다. 연구 결과 자연전위법은 철근의 부식면적이 10% 이하일 경우 콘크리트 내부 물성에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 혼화재가 혼입된 경우에는 높은 부식상태의 철근에 대한 정성적인 부식평가가 가능하였다. 또한 분극저항법은 부식량이 10% 이하로 미미한 경우에도 콘크리트 물성의 영향을 받지 않았으나, 혼화재가 혼입된 경우에는 비슷한 철근부식면적의 OPC보다 부식정도를 과소평가하는 것으로 나타났다.

제주도 응회구 및 응회환과 지하 서귀포층 화산쇄설암에서 화산유리 변질산물로서 불석광물들이 생성되었다. X선회절분석과 전자현미화학분석으로 확인된 주요 불석광물은 필립사이트와 아날심이다. 아날심과 필립사이트의 Si/(Si+Al) 원자비는 모물질인 현무암 유리와 유사하다. 아날심의 화학조성은 매우 단순하지만, 필립사이트는 구조 내 공극 양이온들의 비율이 매우 다양하다. 아날심이 산출되는 당산봉 및 용머리 응회암에서는 Na, 그리고 시추코아에서는 K와 Ca가 필립사이트의 주요 공극양이온이었다. 변질조직의 주사전자현미경 관찰에 의하면 필립사이트가 먼저 침전되고, 후기에 아날심이 충전하였다. 제주도의 여러 응회환/구 중에서도 층서적으로 가장 오래된 당산봉과 용머리 응회암에서 지표수와의 오랜 반응으로 불석광물들이 다량 생성되었고 비교적 연대가 젊은 다른 응회환/구에는 볼석이 거의 생성되지 않았다.

정량X선회절분석법을 이용하여 131개의 제주도 주변해역 표층퇴적물 시료 내에 존재하는 각 점토광물의 절대함량과 점토광물 사이의 상대함량을 구한 후 그 분포 양상을 비교하여 보았다. 절대 함량은 각각 일라이트(0.5~40.5%, 평균 15.3%), 녹니석(0~7.9%, 평균 2.6%), 카올리나이트(0~5.6%, 평균 1%) 이며 공통적으로 한국남해, 제주도의 북서쪽 해역, 제주도 남쪽 먼 해역에서 높다. 점토광물 함량의 합을 100으로 가정하고 구한 상대함량은 각각 일라이트 70.9% (16.7~89%), 녹니석 21.5% (8.4~68.5%), 차올리나이트 7.6% (0~29.3%)이다. 상대함량을 이용하여 분포 양상을 나타낸 결과, 일라이트는 연구해역 북서쪽과 남동쪽, 그리고 제주도의 남서쪽 해역에서 다른 점토광물에 비해 상대적으로 높은 비율로 분포한다. 녹니석은 연구해역 동쪽과 제주도 서쪽에 인접한 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포하며, 카올리나이트는 제주도 서쪽과 남쪽에 인접한 해역과 남쪽 먼 해역에서 상대적으로 높은 비율로 분포한다. 점토광물 절대함량 분포경향은 연구해역 내 점토에서 실트 입자의 세립질퇴적물 분포와 일치한다. 반면, 점토광물 상대함량 분포는 세립질퇴적물 분포와 관련성을 보이지 않는다.

In this study, we investigated the suppressive effects of ore minerals on the allergic cell damages and oxidative cell damages. The ore minerals significantly reduced the productions of tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and interleukin-4 (IL-4) in rat basophilic leukemia cells challenged with 2,4-dinitrophenol-bovine serum albumin (DNP-BSA). Lipoxygenase activity was also reduced by the ore minerals. Moreover, the ore minerals showed weak protective effects on the oxidative damage induced by hydrogen peroxide in pig kidney cells and retinal ganglion cells. Photohemolysis of erythrocytes in the presence of rose-bengal as a sensitizer was also inhibited by ore minerals. These results suggest that the ore minerals may be useful as the protectant for allergic and oxidative cell damages.

지표에 노출된 폐광미의 산화작용으로 인해 용출된 비소와 중금속들이 광산주변 환경에 심각한 오염을 야기할 수 있다. 본 연구는 황화광물의 산화작용과 이차 광물의 생성 및 변질과 같은 다양한 작용들이 비소의 거동에 미치는 영향을 광물학적 방법을 이용하여 고찰하였다. 연구대상 광미는 강원도 정선군에 위치한 낙동광산에서 채취하였다. 전처리한 광미로부터 자성광물과 비자성 광물을 선별한 후, 현미경 관찰을 통해 광물의 색 및 금속광택에 따라 분류하였고, X-선 회절 분석기, 에너지 분산분광기, 그리고 전자탐침미세현미경 등과 같은 다양한 기기분석들을 이용하여 광물학적 특성을 조사하였다. 문헌조사에서는 다양한 광석광물이 산출되는 것으로 알려졌지만, 산화 등과 같은 풍화작용으로 인하여 본 연구에서는 일부 광석광물들과 더불어 새롭게 형성된 이차 내지 삼차 광물들을 확인할 수 있었다. 특히 다량으로 존재했다고 알려진 자류철석은 동정되지 않았지만 특징적으로 콜로포옴 형태의 철 (산)수산화광물을 확인하였는데, 이는 자류철석의 큰 반응성으로 인하여 풍화가 급격하게 진행되어 자류철석이 모두 변질된 것을 입증한다. 뿐만 아니라 일차 광석광물인 유비철석의 균열부에 충진한 이차 광물인 스코로다이트를 확인할 수 있었는데 이러한 변질 과정을 통해 용출된 비소가 고정화되는 것으로 판단된다. 또한 이차 광물로 생성된 자로사이트가 다시 변질되어 삼차 광물인 철 (산)수산화광물이 형성되는 것도 관찰할 수 있었는데 이는 다양한 광석광물의 산화작용으로 인해 조성된 초기의 낮은 pH 환경으로부터 pH가 증가하는 환경으로의 전이를 지시한다. 이러한 환경의 변화는 이차 광물들과 주변 모암과의 작용 등에 기인하며 그 결과 이차 광물의 안정도가 떨어지게 되고 새로운 삼차 광물들이 형성된다. 이러한 과정에서 고정화된 비소가 재용출 되어 주변 환경에 확산되어질 수 있다.

CRT 브라운관 패널의 연마과정에서 배출되는 폐연마슬러지로부터 석류석 등의 연마재를 회수하고, 연마성능을 평가하였다. 재활용 부석과 석류석으로 연마한 유리의 평균표면거칠기값(Ra = 0.025μm, = 0.029μm)은 새 연마재로 연마한 유리에서의 값(Ra = 0.039μm, 0.031μm)보다 작았으며 표면의 선이나 홈도 적었다. 루즈의 경우 유리 파편이 혼입되어 연마재로 재활용하기에는 적합하지 않다. 본 기술을 이용하여 폐연마슬러지에 함유된 천연연마재 광물자원인 부석과 석류석을 회수한다면 CRT 유리 연마공정에서 재활용할 수 있고, 슬러지 매립으로 발생되는 처리비용과 환경오염문제를 줄일 수 있을 것이다.